计算机的存储系统(1)
- 格式:ppt
- 大小:4.46 MB
- 文档页数:60
计算机中的存储系统的构成计算机中的存储系统主要由以下几个部分构成:1.主存储器(Main Memory):主存储器是计算机硬件中最重要的部分之一,负责存储和检索程序运行所需的数据和指令。
它通常由DRAM(动态随机存取存储器)或SRAM(静态随机存取存储器)组成,容量从几GB到几十GB 不等。
2.辅助存储器(Secondary Memory):辅助存储器主要包括硬盘(HDD)和固态硬盘(SSD)。
这些设备存储大量的数据和程序,虽然存取速度比主存储器慢,但容量大且价格低。
硬盘的容量通常在几百GB到几TB之间,而固态硬盘则具有更高的读写速度和耐用性。
3.三级存储器(Tertiary Memory):这是更低一级的存储设备,通常包括光盘、U盘和SD卡等。
这些设备具有非常小的存储容量,通常用于存储小型的程序或数据文件。
4.高速缓存(Cache Memory):高速缓存是主存和CPU之间的临时存储器,它保存了CPU最经常访问的数据和指令。
高速缓存的存取速度非常快,通常使用SRAM实现。
5.寄存器(Registers):寄存器是CPU内部的高速存储部件,用于存储操作数和指令。
寄存器的存取速度比高速缓存还要快,但容量通常较小。
6.输入/输出设备(I/O Devices):这些设备包括键盘、鼠标、显示器、打印机等,用于在计算机和用户之间进行交互。
这些设备通常有自己的存储和处理能力,例如打印机的墨盒就包含了一种形式的内存,用于存储墨水浓度和打印质量等信息。
7.通信接口(Communication Interfaces):这些接口包括USB、HDMI、Ethernet等,用于计算机与其他计算机或设备之间进行数据交换。
这些接口通常也包含自己的内存,用于临时存储传输的数据。
在以上这些组成部分中,主存储器、辅助存储器和高速缓存是计算机存储系统中的核心部分。
它们之间的协作关系直接影响了计算机的性能和效率。
例如,当CPU需要访问的数据或指令不在高速缓存中时,它会从主存储器中读取数据或指令。
第四章、存储系统(一)4.1 存储系统层次结构随堂测验1、哈弗结构(Harvard Architecture)是指()(单选)A、数据和指令分别存放B、数据和指令统一存放C、指令和数据分时存放D、指令和数据串行存放2、如果一个被访问的存储单元,很快会再次被访问,这种局部性是()(单选)A、时间局部性B、空间局部性C、数据局部性D、程序局部性3、下列关于存储系统层次结构的描述中正确的是()(多选)A、存储系统层次结构由Cache 、主存、辅助存储器三级体系构成B、存储系统层次结构缓解了主存容量不足和速度不快的问题C、构建存储系统层次结构的的原理是局部性原理D、构建存储系统层次结构还有利于降低存储系统的价格4、下列属于加剧CPU和主存之间速度差异的原因的是()(多选)A、由于技术与工作原理不同,CPU增速度明显高于主存增速率B、指令执行过程中CPU需要多次访问主存C、辅存容量不断增加D、辅存速度太慢5、下列关于局部性的描述中正确的是()(多选)A、局部性包括时间局部行和空间局部性B、局部性是保证存储系统层次结构高效的基础C、顺序程序结构具有空间局部性D、循环程序结构具有时间局部性4.2 主存中的数据组织随堂测验1、设存储字长为64位,对short 变量长度为16位,数据存储按整数边界对齐,关于short 变量j 在主存中地址的下列描述中正确的是()(此题为多选题)A、j的物理地址mod 8 = 0B、j的物理地址mod 8 = 1C、j的物理地址mod 8 = 2D、j的物理地址mod 8 = 32、设存储字长为64位,对char 变量长度为8位,数据存储按整数边界对齐,关于char 变量j 在主存中地址的下列描述中正确的是()(此题为多选题)A、j的物理地址mod 8 = 0B、j的物理地址mod 8 = 1C、j的物理地址mod 8 = 2D、j的物理地址mod 8 = 33、下列关于大端与小端模式的描述中,正确的是()(此题为多选题)A、大端模式(Big-endian)是指数据的低位保存在内存的高地址中,而数据的高位,保存在内存的低地址中B、小端模式(Little-endian)是指数据的低位保存在内存的低地址中,而数据的高位保存在内存的高地址中C、0x12345678 按大端模式存放时,其所在存储单元最低字节单元存放的数据是0x12D、0x12345678 按小端模式存放时,其所在存储单元最高字节单元存放的数据是0x124、下列关于存储字长的描述中正确的是()(此题为多选题)A、主存一个单元能存储的二进制位数的最大值B、存储字长与所存放的数据类型有关C、存储字长等于存储在主存中数据类型包含的二进制位数D、存储字长一般应是字节的整数倍5、某计算机按字节编址,数据按整数边界存放,可通过设置使其采用小端方式或大端方式,有一个float 型变量的地址为FFFF C000H ,数据X = 12345678H,无论采用大端还是小段方式,在内存单元FFFF C001H,一定不会存放的数是()(此题为多选题)A、12HB、34HC、56HD、78H4.3 静态存储器工作原理随堂测验1、某计算机字长16位,其存储器容量为64KB,按字编址时,其寻址范围是()(单选)A、64KB、32KBC、32KD、64KB2、一个16K*32位的SRAM存储芯片,其数据线和地址线之和为()(单选)A、48B、46C、36D、39。
【计算机组成原理】存储系统存储器的层次和结构从不同⾓度对存储器进⾏分类:1.按在计算机中的作⽤(层次)分类 (1)主存储器。
简称主存,⼜称内存储器(内存),⽤来存放计算机运⾏期间所需的⼤量程序和数据,CPU 可以直接随机地对其进⾏访问,也可以和告诉缓冲存储器(Cache)及辅助存储器交换数据,其特点是容量较⼩、存取速度较快、单位价格较⾼。
(2)辅助存储器。
简称辅存,⼜称外存储器(外存),是主存储器的后援存储器,⽤来存放当前暂时不⽤的程序和数据,以及⼀些需要永久性保存的信息,它不能与CPU 直接交换信息。
其特点是容量极⼤、存取速度较慢、单位成本低。
(3)⾼速缓冲存储器。
简称 Cache,位于主存和 CPU 之间,⽤来存放正在执⾏的程序段和数据,以便 CPU 能⾼速地使⽤它们。
Cache 地存取速度可与 CPU 的速度匹配,但存储容量⼩、价格⾼。
⽬前的⾼档计算机通常将它们制作在 CPU 中。
2.按存储介质分类 按存储介质,存储器可分为磁表⾯存储器(磁盘、磁带)、磁芯存储器、半导体存储器(MOS型存储器、双极型存储器)和光存储器(光盘)。
3.按存取⽅式分类 (1)随机存储器(RAM)。
存储器的任何⼀个存储单元的内容都可以随机存取,⽽且存取时间与存储单元的物理位置⽆关。
其优点是读写⽅便、使⽤灵活,主要⽤作主存或⾼速缓冲存储器。
RAM ⼜分为静态 RAM (以触发器原理寄存信息,SRAM)和动态 RAM(以电容充电原理寄存信息,DRAM)。
(2)只读存储器(ROM)。
存储器的内容只能随机读出⽽不能写⼊。
信息⼀旦写⼊存储器就固定不变,即使断电,内容也不会丢失。
因此,通常⽤它存放固定不变的程序、常数和汉字字库,甚⾄⽤于操作系统的固化。
它与随机存储器可共同作为主存的⼀部分,统⼀构成主存的地址域。
由ROM 派⽣出的存储器也包含可反复重写的类型,ROM 与RAM 的存取⽅式均为随机存取。
⼴义上的只读存储器已可已可通过电擦除等⽅式进⾏写⼊,其“只读”的概念没有保留,但仍然保留了断电内容保留、随机读取特性,但其写⼊速度⽐读取速度慢得多。
第6章计算机的存储系统现代计算机采用程序控制方式工作,因此,用来存放程序的存储系统是计算机的重要组成部分。
存储器包括内存储器和外存储器。
内存储器包括主存储器和高速缓冲存储器,外存储器即辅助存储器。
主存储器简称主存,它位于主机内部。
本章介绍计算机的存储系统,包括主存储器的基本组成、层次结构和工作原理,高速缓冲存储器的工作原理,以及各类外存储器。
6.1 存储器与存储系统概述6.1.1 存储器的作用现代计算机都是以存储器为中心的计算机,存储器处于全机的中心地位。
存储器的作用可归纳为:⑴存放程序和数据。
计算机执行的程序、程序运行所需要的数据都是存放在存储器中的。
⑵现代计算机可以配置的输入输出设备越来越多,数据传送速度不断加快,并且多数采用直接存储器存取(DMA)方式和输入输出通道技术,与存储器直接交换数据而不通过CPU。
⑶共享存储器的多处理器计算机的出现,使得可利用存储器来存放共享数据,并实现各处理器之间的通信,更加强了存储器作为整个计算机系统中心的作用。
6.1.2 存储器分类⒈按存取方式分类⑴随机存取存储器RAM(Random Access Memory)特点:存储器中任何一个存储单元都能由CPU或I/O设备随机存取,且存取时间与存取单元的物理位置无关。
用途:常用作主存或高速缓存。
⑵只读存储器ROM(Read-Only Memory)特点:存储器的内容只能读出而不能写入。
用途:常用来存放固定不变的系统程序。
作为固定存储,故又叫“固存”。
随着用户要求的提高,只读存储器产品从ROM→可编程只读存储器PROM→光可擦除可编程只读存储器EPROM→电可擦除可编程的只读存储器EEPROM,为用户方便地存入和改写内容提供了物质条件。
⑶顺序存取存储器SRAM特点:存储器中存储的信息(字或者记录块),完全按顺序进行存放或读出,在信息载体上没有惟一对应的地址号,访问指定信息所花费的时间和信息所在存储单元的物理位置密切相关。
什么是计算机存储器常见的计算机存储器有哪些计算机存储器是一种用来存储数据和指令的设备,是计算机系统的一个重要组成部分。
计算机存储器一般分为主存储器和辅助存储器两种。
主存储器:主存储器是计算机中用来存储数据和指令的地方,也被称为内存。
主存储器是在计算机运行时被CPU直接访问的一种存储设备,主要用来存储当前正在执行的程序和数据。
主存储器的速度比较快,但容量有限。
主存储器的存取速度取决于存储介质的类型,常见的主存储器包括动态随机存取存储器(DRAM)和静态随机存取存储器(SRAM)。
1. DRAM(Dynamic Random Access Memory):动态随机存取存储器是一种常见的主存储器,使用电容和晶体管来存储数据。
DRAM需要不断地刷新存储的数据,因此速度比较慢,但成本低廉,容量大。
DRAM广泛应用于个人电脑和其他计算设备上。
2. SRAM(Static Random Access Memory):静态随机存取存储器也是一种常见的主存储器,使用触发器来存储数据。
相比于DRAM,SRAM的读写速度更快,但成本更高,容量较小。
SRAM通常用于缓存和高性能计算机系统中。
辅助存储器:辅助存储器是计算机中用来存储数据和程序的一种永久性存储设备,主要是用来存储不常用的数据和程序。
辅助存储器通常比主存储器容量更大,但速度较慢。
1. 硬盘驱动器(Hard Disk Drive,HDD):硬盘驱动器是一种机械存储设备,使用磁性记录技术来存储数据。
硬盘驱动器容量大,价格便宜,但读写速度较慢。
硬盘驱动器广泛用于个人电脑和服务器上。
2. 固态硬盘(Solid State Drive,SSD):固态硬盘是一种电子存储设备,使用闪存芯片来存储数据。
固态硬盘读写速度快,耐用性强,但价格相对较高。
固态硬盘逐渐取代了传统的硬盘驱动器,成为计算机存储器的主要形式之一3.光盘和闪存盘(CD-ROM、DVD-ROM、USB闪存盘):光盘和闪存盘是一种便携式存储设备,用来存储数据和程序。